螺紋狀表面粘砂FRP筋與混凝土粘結(jié)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中應(yīng)用甚為廣泛，但鋼筋遇水或酸、堿等介質(zhì)易腐蝕，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性降低和結(jié)構(gòu)破壞。FRP(FiberReinforcedPolymer)筋是一種新型的復(fù)合材料，它具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，用它代替增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋可以大大提高增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性能。 由于FRP筋的物理力學(xué)性能和表面形狀與鋼筋有較大差異，F(xiàn)RP筋與混凝土的粘結(jié)性能低于鋼筋。如何有效地改善FRP筋與混凝土的粘結(jié)性能

2、，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，F(xiàn)RP筋與混凝土結(jié)合的前提是保證在外荷載作用下，兩者的協(xié)同工作。FRP筋與混凝土的粘結(jié)性能是設(shè)計(jì)、應(yīng)用和推廣該種結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外大量研究的基礎(chǔ)上，首先對(duì)14個(gè)研制加工的一種新型的螺紋狀表面粘砂FRP筋和2個(gè)光圓鋼筋，2個(gè)光圓玻璃纖維筋，2個(gè)表面粘砂螺紋鋼筋，進(jìn)行中心拉拔試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)纖維塑料筋與混凝土的粘結(jié)機(jī)理、破壞機(jī)理、粘結(jié)強(qiáng)度的影響因素和滑移性狀進(jìn)行了較為深入的研究。研

3、究結(jié)果表明，該螺紋狀表面粘砂FRP筋粘結(jié)力仍然由摩擦力和機(jī)械咬合力提供，但相對(duì)而言，摩擦力起主要作用。其破壞機(jī)理不是由于FRP筋的外纏肋發(fā)生損壞或者與核心處FRP發(fā)生剝離。而是FRP筋表面螺紋凸起部分與核心處FRP筋發(fā)生剪切滑移，表面粘砂層研磨成粉狀，成縱向剪切破壞。荷載—滑移曲線(P—s曲線)在達(dá)到峰值點(diǎn)以后下降段比傳統(tǒng)螺紋狀鋼筋平緩效果更好，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度略低于螺紋鋼筋，但明顯大于光圓FRP筋；拔出破壞時(shí)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度起控制作用的是

4、樹(shù)脂的種類和表面形式，而混凝土和纖維類型對(duì)其影響較小。 然后在本文試驗(yàn)以及國(guó)內(nèi)外大量研究的基礎(chǔ)上，提出了本次試驗(yàn)所采用的螺紋狀表面粘砂FRP筋粘結(jié)強(qiáng)度的理論公式和錨固長(zhǎng)度的的設(shè)計(jì)建議。分析已有的幾種FRP筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移本構(gòu)模型，提出了較符合本次試驗(yàn)研究的粘結(jié)滑移本構(gòu)模型，為有關(guān)規(guī)范的編制提供了依據(jù)。 最后，利用ANSYS程序及粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系對(duì)FRP筋與混凝土拉拔試件進(jìn)行了有限元模擬。并系統(tǒng)總結(jié)出了考慮粘結(jié)滑移

5、的FRP筋與混凝土構(gòu)件的ANSYS程序有限元分析建模和計(jì)算方法。采用ANSYS有限元軟件對(duì)試件進(jìn)行數(shù)值模擬，將試驗(yàn)粘結(jié)—滑移關(guān)系曲線與數(shù)值模擬粘結(jié)—滑移關(guān)系曲線進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)模型在不同荷載作用下不同位置處彈簧單元的彈簧力、滑移以及FRP筋的應(yīng)力進(jìn)行分析研究，驗(yàn)證ANSYS軟件數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。利用ANSYS有限元軟件對(duì)螺紋狀表面粘砂FRP筋混凝土試件進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，可以得到較為準(zhǔn)確的極限狀態(tài)值，能夠用來(lái)較